1《大学物理》董新平.docx
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1《大学物理》董新平
《大学物理》课程教学大纲
课程编号:
06075
课程英文名称:
CollegePhysics
学时:
108学分数:
6
适用层次和专业:
电气信息类本科
一、课程的性质和目的:
通过本课程的学习,使学生较全面系统地获得自然界各种基本运动形式及其规律的知识,培养学生的科学思想和研究方法,使学生在科学实验、逻辑思维和解决问题的能力等方面都得到基本而系统的训练,为后续专业课程的学习奠定必需的基础。
二、课程教学内容及各章学时分配
绪论
知识点:
1、物理学的研究对象;
2、物理学与科学技术的关系;
3、工科学生必须学好物理课;
4、现代物理简介;
5、数学准备(矢量分析)。
第一章质点的运动(4学时)
第一节质点参考系
知识点:
理解质点模型和参照系等概念
第二节位矢位移速度加速度
知识点:
1、掌握位置矢量、位移、速度和加速度等描述质点运动的物理量;
2、
,
,
,
在直角坐标系中的表示法;
3、掌握
与
的关系与区别;
4、掌握
与
的关系与区别;
5、理解
,
,
之间的关系。
第三节抛体运动
知识点:
1、运动的叠加原理;
2、抛体运动的分解;运动规律;轨道方程。
第四节圆周运动
知识点:
1、圆周运动中
与
的分析;
2、圆周运动的角量描述;
3、圆周运动线量与角量的关系。
第五节运动描述的相对性
知识点:
相对位移、相对速度、相对加速度的关系和计算;
第二章牛顿运动定律(4学时)
第一节牛顿运动三大定律
知识点:
理解牛顿运动定律的意义。
第二节力学中常见的力
知识点:
1、几种常见的力:
万有引力;重力;弹性力;摩擦力;4种基本相互作用力;
2、掌握牛顿运动定律的应用。
第三节惯性参考系和非惯性参考系
知识点:
惯性系的概念。
第四节力学的单位制和量纲
知识点:
理解量纲的概念。
第三章机械能守恒定律(4学时)
第一节功
知识点:
掌握功和功率的定义及变力做功的计算方法。
第二节动能及动能定律
知识点:
质点和质点系的动能定律。
第三节势能
知识点:
1、重力势能;势能的一般计算公式;万有引力势能;弹性势能;
2、正确理解势能的概念以及保守力的定义。
第四节机械能守恒定律
知识点:
机械能;质点系的功能转换;能量守恒定律。
第四章动量守恒定律(4学时)
第一节动量冲量质点的动量定律
知识点:
掌握动量和冲量的概念及动量定理。
第二节动量守恒定律
知识点:
掌握动量守恒定律及其应用。
第三节碰撞
知识点:
掌握完全弹性碰撞,完全非弹性碰撞,非完全弹性碰撞等三种对心碰撞分别满足的定理。
第四节火箭飞行
知识点:
了解动量守恒在火箭飞行中的应用。
第五章刚体的转动(7学时)
第一节刚体的运动
知识点:
理解刚体运动的一般规律;
第二节刚体定轴转动定律
知识点:
1、掌握力矩的概念,掌握转动定律,并能熟练地计算有关问题;
2、掌握转动惯量的意义并能计算几何形状简单的刚体绕定轴转动的转动惯量。
第三节转动中的功和能
知识点:
掌握刚体绕定轴转动时的动能定理。
第四节角动量守恒定律
知识点:
1、掌握角动量的概念、角动量定理;
2、掌握角动量守恒定律及其应用。
第六章电荷和静电场(12学时)
第一节电荷库仑定律
知识点:
了解电荷的基本性质,理解库仑定律。
第二节:
电场电场强度
知识点:
1、了解电场强度和电场线的定义;
2、掌握点电荷系、连续带电体、连续带电体的电场强度叠加原理。
第三节高斯定理
知识点:
1、了解电通量的定义;
2、掌握高斯定律的物理意义及应用。
第四节静电场的环路定理电势
知识点:
1、理解电场的环流定理;
2、了解电势差、电势的定义;电势的图示法--等势面;
3、掌握电势叠加原理;点电荷的电场中的电势分布;点电荷系的电场中的电势;带电体的电场中的电势。
4、电势梯度与场强的关系。
第五节静电场中的导体
知识点:
了解导体的静电平衡条件及由于导体的存在对电场分布的影响。
第六节静电场中的电介质
知识点:
1、了解电介质的极化现象;
2、了解各向同性电介质中D和E间的关系和区别;
3、了解电介质中的高斯定理;
4、了解电介质对电容器电容的影响。
第七节电容器的电容
知识点:
1、了解导体的静电平衡条件及由于导体的存在对电场分布的影响;
2、理解电容器的电容,了解电容器的串联和并联。
第八节静电场的能量
知识点:
理解电容器储存的静电场能量;会计算电场的能量和能量密度。
第七章电流和稳恒磁场(10学时)
第一节稳恒电流
知识点:
1、了解电流强度和电流密度的定义;导体的电阻和电阻率;欧姆定律;电功率和焦耳定律;电动势的定义;
2、了解金属导电的经典电子理论。
第二节磁感应强度磁场的高斯定理
知识点:
理解磁感应强度的含义和磁场的高斯定理。
第三节毕奥-萨戈尔定律
知识点:
1、理解电流产生磁场的规律:
毕奥——萨戈尔定律;
2、了解低速匀速运动点电荷产生磁场的规律;
3、毕奥——萨戈尔定律的应用。
第四节安培环路定理
知识点:
1、理解安培环路定理;
2、掌握用安培环路定理计算磁感应强度的条件和方法。
第五节磁场对载流导线的作用
知识点:
1、安培定理的理解和应用;
2、洛伦兹力和安培力的公式之间关系。
第六节带电粒子在磁场中的运动
知识点:
1、理解磁场对运动电荷的作用;
2、了解带电粒子在电场和磁场中运动的应用。
第七节物质的磁性
知识点:
了解磁介质的磁化规律和磁介质的分类。
第八章电磁感应和电磁场(10学时)
第一节电磁感应定律
知识点:
1、掌握楞次定律;电磁感应现象;
2、用楞次定律判断感应电动势的方向。
第二节动生电动势
知识点:
理解动生电动势,并能计算简单情况下运动导体上的动生电动势。
第三节感生电动势感生电场
知识点:
理解感生电动势,并能计算简单情况下运动导体上的感生电动势。
第四节涡电流
知识点:
了解涡旋电场及性质;趋肤效应。
第五节自感
知识点:
了解自感应现象;理解自感系数
第六节互感
知识点:
了解互感应现象;理解互感系数
第七节磁场的能量
知识点:
理解磁场的能量。
第八节位移电流麦克斯韦方程组
知识点:
了解位移电流概念及麦克斯韦方程组(积分形式)的物理意义,
第九节电磁波
知识点:
了解电磁波的基本性质。
第九章气体动理论(4学时)
第一节状态过程理想气体
知识点:
了解理想气体状态方程;理解准静态过程。
第二节理想气体的压强
知识点:
从宏观和统计意义上理解压强;了解系统的宏观性质是微观运动的统计表现。
第三节理想气体的温度公式
知识点:
从宏观和统计意义上理解温度;了解系统的宏观性质是微观运动的统计表现。
第四节麦克斯韦速率分布
知识点:
1、理解麦克斯韦速率分布率及速率分布函数和速率分布曲线的物理意义;
2、理解气体分子热运动的算术平均速率、方均根速率;
3、理解玻耳兹曼能量分布率。
第五节能量均分原理理想气体的内能
知识点:
了解能量按自由度均分定理;理想气体的内能计算。
第六节分子的平均碰撞频率和平均自由程
知识点:
了解分子的平均碰撞频率和平均自由程。
第七节气体内的迁移现象
知识点:
了解气体内的迁移现象。
第十章热力学基础(8学时)
第一节热力学第一定律
知识点:
1、了解功、热量、内能等概念;
2、掌握热力学第一定律
第二节热力学第一定律对理想气体等值过程的应用
知识点:
1、掌握热量的概念。
并会应用该定理计算理想气体的定压热容、定体热容。
2、掌握功的概念;能分析、计算理想气体等体、等压、等温过程和绝热过程中的功、热量、内能改变。
第三节绝热过程
知识点:
理想气体绝热过程中的功、热量、内能改变。
第四节循环过程卡诺循环
知识点:
掌握分析、计算循环效率的方法;
第五节热力学第二定律
知识点:
1、了解热力学第二定律;
2、了解可逆过程和不可逆过程。
第六节熵增加原理
知识点:
了解熵的概念;掌握熵增加原理。
第十一章振动学基础(4学时)
第一节简谐振动
知识点:
1、理解简谐振动的概念及表示简谐振动的特征量。
2、理解简谐振动的动力学特征,能根据简谐振动的三个判据判定简谐振动。
3、掌握振动方程的求法。
4、掌握用旋转矢量法表示简谐振动的方法。
第二节简谐振动的合成
知识点:
1、同方向同频率简谐振动的合成。
2、同方向不同频率简谐振动的合成、拍现象。
第三节阻尼振动受迫振动共振
知识点:
了解阻尼振动和受迫振动的特点,共振现象。
第十二章波动学基础(4学时)
第一节机械波的产生与传播
知识点:
机械波的概念;机械波产生的条件;横波和纵波;简谐波。
第二节平面简谐波波动方程
知识点:
1、平面简谐波波函数;波的特征;
2、波动方程的推导;波动方程的物理意义。
第三节波的能量波的强度
知识点:
了解波的能量传播特征及能流、能流密度的概念。
第四节惠更斯原理
知识点:
了解惠更斯原理,能够用惠更斯原理解释衍射、反射折射现象。
第五节波的叠加原理波的干涉驻波
知识点:
1、了解波的叠加原理;理解波的相干条件,能应用相位差和波程差分析、确定相干波叠加后干涉加强和减弱的条件;
2、理解驻波及其形成条件,了解驻波和行波的区别。
第六节声波
知识点:
了解声压和声强的概念。
第七节多普勒效应
知识点:
了解多普勒效应,多普勒效应的应用。
第十三章波动光学(8学时)
第一节光源单色光相干光
知识点:
1、理解原子发光的特点和两个普通光源不相干的道理;
2、理解获得相干光的方法。
第二节杨氏双缝干涉实验
知识点:
1、杨氏双缝干涉实验的结果分析;
2、干涉条纹宽度和位置与D,d,
之间的关系。
第三节光程光程差半波损失
知识点:
了解光程和光程差的概念。
第四节薄膜干涉
知识点:
1、半波损失的计算;
2、等厚干涉(薄膜干涉、劈尖干涉、牛顿环等)满足干涉加强或减弱的条件及其相应的位置。
第五节迈克尔孙干涉仪
知识点:
了解迈克尔孙干涉仪的工作原理和应用。
第六节惠更斯-菲涅耳原理
知识点:
了解惠更斯一菲涅耳原理。
第七节夫琅禾费衍射
知识点:
1、理解分析单缝夫琅和费衍射明纹和暗纹分布规律的方法;
2、掌握分析缝宽及波长对衍射条纹分布的影响方法;
3、理解光栅衍射公式;会确定光栅衍射谱线的位置;能分析光栅常数及波长对光栅衍射谱线分布的影响。
第八节衍射规律的应用
知识点:
了解衍射规律在光学仪器分辨率计算的应用,X射线在晶体中的衍射。
第九节光的偏振状态
知识点:
理解自然光、线偏振光和部分偏振光的概念。
第十节偏振光的获得
知识点:
1、理解布儒斯特定律;
2、了解双折射现象;线偏振光的获得方法。
第十一节偏振光的检验
知识点:
1、理解马吕斯定律;
2、了解线偏振光的检验方法。
第十四章相对论基础(3学时)
第一节狭义相对论的基本假设
知识点:
理解爱因斯坦相对性原理和光速不变原理。
第二节时空观和时空几何
知识点:
1、了解牛顿的绝对时空概念;
2、了解相对论时空观和绝对时空观的不同以及洛仑兹变换与伽利略变换的关系。
第三节相对论的时空效应
知识点:
1、理解同时性的相对性和相对论时间延缓效应,能判断原时和非原时并相互推算;
2、理解长度的测量和同时性的相对性的关系,能正确应用相对论长度缩短式;
3、理解并能正确应用相对论速度变化式。
第四节相对论动力学
知识点:
理解相对论质量、动量、动能、能量等概念和公式以及它们与牛顿力学中相应各量的关系,能正确应用这些公式进行计算。
第五节狭义相对论被实验事实证明的例证
知识点:
了解狭义相对论被实验事实证明的几个例证。
第六节广义相对论及其检验
知识点:
了解广义相对论的基本效应
第十五章量子力学的实验基础与基本原理(5学时)
第一节经典物理学的困难
知识点:
了解经典物理学发展过程中遇到的困难
第二节波粒二象性
知识点:
1、了解光电效应和康普顿效应;
2、.理解德布罗意的物质波假设及其正确性的实验证实;理解实物粒子波粒二象性。
第三节波函数及态迭加原理
知识点:
1、理解波函数的物理意义
2、掌握态迭加原理的内容
第四节力学量算符
知识点:
了解力学量算符的意义。
第五节不确定度关系
知识点:
了解不确定度关系的导出和含义。
第六节薛定鄂方程
知识点:
理解掌握一维定态薛定谔方程。
三、课程教学基本要求
1、教材每节后均应安排适量的练习题用以巩固基础知识,让学生熟悉分析方法、提高实践能力。
在必须完成的习题之外应安排适量的有启发型的思考题和有一定深度和难度的习题供学有余力和希望进一步深入学习的学生选做。
2、教师在完成教学大纲基本要求的前提下,要注重理论联系实际,注意培养学生的工程意识,注意吸收新成果,从课时和教学对象的实际情况出发分别主次,剪裁或补充教学内容,因材施教,调整进度,以保证教学的整体质量。
四、本课程与其他有关课程的联系
本课程是其他理工科各专业课程的基础课程,为各专业课程的讲授提供了基本概念、基本规律和基本方法,使学生受到提出问题、分析问题和解决问题的创新能力的训练。
五、学时分配表
章
学时分配
合计
讲课
习题课
实验课
上机课
讨论课
其他
1
3
1
4
2
3
1
4
3
4
1
4
4
4
1
4
5
6
1
7
6
9
2
12
7
8
1
10
8
9
1
10
9
3
1
4
10
6
2
8
11
3
1
4
12
3
1
4
13
6
2
8
14
3
3
15
4
1
5
六、成绩考核方式
1.本课程采用闭卷考试的方式进行考核。
2.平时成绩占百分之三十,期末卷面成绩占百分之七十。
3.成绩评定方式是百分数制。
七、推荐教材与教学参考书
1、推荐教材:
王红玲、张元敏,大学物理,成都:
西南交通大学出版社,2009年
2、教学参考书
(1)程守洙:
普通物理学(第五版)高等教育出版社1998
(2)张三慧:
大学物理学(第二版)清华大学出版社1999
(7)刘克哲:
物理学高等教育出版社(第二版)1999
(8)钟韶:
大学物理教程高等教育出版社2005
大纲修订人:
韩红培
大纲审定人:
王安梅
修订日期:
2010年10月
- 配套讲稿:
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- 大学物理 董新平